CH719717A2

CH719717A2 - Lautsprechereinheit mit Hörhilfefunktion

Info

Publication number: CH719717A2
Application number: CH000516/2023A
Authority: CH
Inventors: Steffens Thomas
Original assignee: Vierton Audio Ag
Priority date: 2022-05-24
Filing date: 2023-05-16
Publication date: 2023-11-30
Also published as: DE102023112310A1; DE202022102864U1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lautsprechereinheit (2) zur Anordnung unterhalb eines Fernsehers (4), um die Sprachveigtändlichkeit an einer bestimmten Hörerposition (H1, H2) vor dem Fernseher (4) zu verbessern. Die Lautsprechereinheit (2) umfasst mehrere Schallquellen (8), die in einer Reihe nebeneinander angeordnet sind und einen horizontalen Klangbalken bilden und die ein elektrisches Einaangssignal in ein akustisches Ausgangssignal umwandeln. Die Lautsprechereinheit (2) zeichnet sich durch eine Beam-Steering-Einrichtung (10), aus die dazu eingerichtet ist, für mehrere und vorzugsweise jede der Schallquellen (8) jeweils ein individuelles Eingangssignal zu generieren und die Eingangssignale so aufeinander abzustimmen, dass der Schall zur Verbesserung der Sprachverständlichkeit auf die bestimmte Hörerposition (H1, H2) gelenkt wird.

Description

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lautsprechereinheit zur Anordnung unterhalb eines Fernsehers, umfassend mehrere Schallquellen, die in einer Reihe nebeneinander angeordnet sind und einen horizontalen Klangbalken bilden und die ein elektrisches Eingangssignal in ein akustisches Ausgangssignal umwandeln. Eine solche Lautsprechereinheit ist allgemein bekannt und wird in der Regel als Soundbar bezeichnet.

[0002] Das von einer Soundbar erzeugte akustische Signal soll üblicherweise eine Heimkino-Anlage ersetzen, indem sie den Eindruck von Surround-Klang nachahmt. Man spricht hier von virtuellem Surround Sound oder Virtual Surround, da man real nicht von Lautsprechern umgeben ist, sondern nur eine einzelne Lautsprechereinheit vor sich hat. Durch technische Features wie Dolby Pro Logic, DTS oder Virtual Dolby Surround wird dem Hörer eine räumliche Klangkulisse vermittelt, die jedoch nur bedingt an die eines 5.1- oder 7.1-Systems heranreicht, was dem physikalischen Fehlen separater Lautsprecherboxen zu schulden ist. Zur Erzeugung räumlicher Tiefe wird das Stereopanorama wegen der geringen Basisbreite sehr stark gespreizt. Die wandnahe Aufstellung und der Raum hinter dem Fernseher werden dazu genutzt, Kammfiltereffekte zu erzeugen, welche auch Satellitensystemen ihren Raum-Klang verleihen.

[0003] Das Erzeugen eines räumlichen Klangerlebnisses ist der Sprachverständlichkeit abträglich. Die vorliegende Erfindung will die Sprachverständlichkeit verbessern. Im Gegensatz zu einer herkömmlichen Soundbar soll die Lautsprechereinheit nach der vorliegenden Erfindung insbesondere die umgebende Raumakustik, in die das visuelle Signal ausgesendet wird, so wenig wie möglich akustisch anregen. Es ist insofern eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Sprachverständlichkeit an einer bestimmten Hörerposition vor dem Fernseher zu verbessern.

[0004] Zur Lösung dieser Aufgabenstellung schlägt die vorliegende Erfindung eine Lautsprechereinheit mit den Merkmalen von Anspruch 1 vor. Sie zeichnet sich durch eine Beam-Steering-Einrichtung aus, die dazu angepasst eingerichtet ist, für mehrere und vorzugsweise jede der Schallquellen jeweils ein individuelles Eingangssignal zu generieren und die Eingangssignale so aufeinander abzustimmen, dass der Schall zur Verbesserung der Sprachverständlichkeit auf eine bestimmte Hörerposition gelenkt wird. Die Hörerposition entspricht in der Regel der Position, die der Fernsehzuschauer für gewöhnlich zum Fernschauen einnimmt. Die vorliegende Erfindung ist freilich nicht auf die Anbindung der Lautsprechereinheit an einen Fernseher beschränkt. Sie kann z.B. auch an einen Monitor oder andere Bildwiedergabesysteme angeschlossen werden.

[0005] Vorzugsweise ist der Schall, der von den Schallquellen ausgeht und auf eine bestimmte Hörerposition gelenkt wird, ein für das menschliche Gehör hörbarer Schall. Damit liegt die Frequenz des Schalls bevorzugt in einem Bereich zwischen 16 Hz und 20 kHz. Es versteht sich, dass der Schall nicht in einer einzigen konstanten Frequenz vorliegt, sondern in einem Frequenzspektrum, welches sich in dem Frequenzbereich zwischen 16 Hz und 20 kHz bewegt. Das Frequenzspektrum charakterisiert beispielsweise den Klang des Ausgangssignals.

[0006] Jede der Schallquellen ist ein Lautsprecher-Treiber, wobei die Lautsprechertreiber üblicherweise in einer gemeinsamen, länglichen und flachen Lautsprecherbox untergebracht sind. Die Beam-Steering-Einrichtung kann eine DSP-Steuerung (DSP: Digital Signal Processor) zur Einkopplung der Eingangssignale und eine Software, die mit der DSP-Steuerung zusammenwirkt, umfassen. Die einzelnen Lautsprecher-Treiber können insbesondere mithilfe einer DSP-Steuerung so angesteuert werden, dass durch Änderung der Schallamplitude und/oder durch Änderung eines zeitlichen Impulses und/oder durch Frequenzbandänderungen der einzelnen Treiber/Quellen zueinander und/oder durch Phasenverschiebungen der Schall gelenkt wird. Unter dem Lenken des Schalls wird insbesondere eine Optimierung oder Maximierung der Schall-Signalstärke und/oder der Schall-Signalqualität in einer bestimmten Richtung und/oder an einer bestimmten Position verstanden. Dabei wird vorzugsweise ein möglichst gleichmäßiger Schalldruckpegel und/oder Frequenzgang und ein möglichst hoher STI Wert (STI: Speech Transmission Index) auf der Hörerposition erreicht. Für gewöhnlich kann durch die präzise Steuerung bzw. Lenkung des Schallsignals eine akustische Anregung des Raumes auf dem Weg von den Schallquellen zum Ohr des Hörers vermieden werden.

[0007] Das Lenken des Schalls erfolgt hierbei vorzugsweise elektronisch. Durch Änderung der Schallamplitude und/oder durch Änderung eines zeitlichen Impulses und/oder durch Frequenzbandänderungen der einzelnen Treiber/Quellen zueinander und/oder durch Phasenverschiebungen kann der Schall, vorzugsweise im Wesentlichen, elektronisch gelenkt bzw. gerichtet werden. Auf diese Weise kann auf ein mechanisches Lenken bzw. Richten des Schalls verzichtet werden, wobei eine Schallquelle beweglich gelagert ist, wie beispielsweise durch eine kardanische Aufhängung. Insbesondere bei sich verändernden Hörerpositionen müsste bei einer mechanischen Ausrichtung ein ständiges Nachjustieren der Schallquelle erfolgen. Durch das elektronische Lenken des Schalls kann auf möglichst einfache Weise der Schall auf eine Hörerposition gelenkt werden, ohne die Schallquelle an sich mechanisch neu auszurichten.

[0008] Die mathematischen Methoden zur Berechnung der optimalen Gewichte für das Beamforming sind komplex und können Signalverarbeitung, lineare Algebra und Optimierungstechniken, wie beispielsweise Least-Squares-Verfahren oder stochastische Gradientenverfahren, beinhalten. Es gibt auch verschiedene Algorithmen und Technologien, die in der Praxis eingesetzt werden können, wie beispielsweise Delay-and-Sum-Beamforming, Null-Steering-Beamforming und Adaptive-Beamforming.

[0009] Nach einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung stimmt die Beam-Steering-Einrichtung die individuellen Eingangssignale anhand zumindest einer der folgenden Eingangsgrößen aufeinander ab: ein horizontaler Abstand der Hörerposition(en) von der Lautsprechereinheit, eine horizontale Ausdehnung der Hörerposition(en), die Winkelposition (a) der Hörerposition(en). Die Eingangsgrößen werden in der Regel unterschiedlichen Beam-Steering Einstellungen zugeordnet und als Presets in die Lautsprechereinheit abgespeichert, die dann nach Bedarf und der eingenommenen Hörerposition bzw. -positionen entsprechend abgerufen werden.

[0010] Nach einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist die Beam-Steering-Einrichtung dazu angepasst eingerichtet, den Schall in eine horizontale Vorzugsrichtung zu lenken, die schräg oder im rechten Winkel zu dem Klangbalken verläuft. D.h., in einer horizontalen Ebene schließt die Vorzugsrichtung einen Winkel α mit der Haupterstreckungsrichtung des Klangbalkens ein, wobei 0° < α < 180°. Der Winkel α ist vorzugsweise einstellbar. Hierfür kann die Lautsprechereinheit z.B. einen Drehregler mit Pfeil aufweisen, den der Fernsehzuschauer zur Festlegung der Vorzugsrichtung selbst auf die gewünschte Hörerposition einregelt, indem er den Pfeil auf die Hörerposition zeigen lässt. Vorzugsweise lassen sich durch Drücken des Drehreglers auch eine oder mehrere Hörerpositionen als Voreinstellung einspeichern. Alternativ oder zusätzlich zu dem Drehregler kann die Lautsprechereinheit eine optische und/oder akustische Erkennungseinrichtung umfassen, die ein von der Hörerposition entsendetes optisches und/oder akustisches Signal zu Bestimmung der Hörerposition erfasst und auswertet. Der Wellenlängenbereich des optischen Signals ist dabei nicht auf den sichtbaren Bereich beschränkt und kann insbesondere auch im Infrarot-Bereich liegen. Alternativ oder zusätzlich können durch eine Applikation für ein Mobilgerät Ortsinformationen einer oder mehrerer Benutzer zur Bestimmung der Hörerposition erfasst und ausgewertet werden.

[0011] Nach einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist die Beam-Steering-Einrichtung dazu angepasst eingerichtet, den Schall zur Verbesserung der Sprachverständlichkeit auf zumindest zwei bestimmte Hörerpositionen zu lenken. Dadurch lässt sich die Sprachverständlichkeit auf zwei voneinander beabstandeten Position verbessern. Dabei ist die Beam-Steering-Einrichtung weiter bevorzugt dazu angepasst eingerichtet, den Schall in zumindest zwei horizontale Vorzugsrichtungen zu lenken, die schräg oder im rechten Winkel zu dem Klangbalken verlaufen.

[0012] Nach einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist die Anzahl der in einer Reihe nebeneinander angeordneten und einen horizontalen Klangbalken bildenden Schallquellen größer oder gleich vier. Sehr bevorzugt ist diese Anzahl größer oder gleich acht. Die Lautsprechereinheit kann eine Mehrzahl solcher horizontaler Reihen aufweisen, die dann übereinandern angeordnet sind.

[0013] Nach einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung umfasst die Beam-Steering-Einrichtung ein Hörhilfemodul zur Hinterlegung eines personen-spezifisches Hörprofils, das dazu angepasst ausgebildet ist, eine Hörschwächung (die sogenannte Hörbahn-Degeneration) im Hörprofil durch Verstärkung des von der Hörschwächung betroffenen Frequenzbereichs zu kompensieren. In der Akustik ist es anders als in der Augenoptik. Wenn das Gehör über Jahre hinweg bestimmte Frequenzen nicht mehr gut hört, verliert das Gehirn die Fähigkeit, diese Frequenzen ganz grundsätzlich noch wahrzunehmen. Mit der vorliegenden Erfindung kann daher beim Fernsehschauen dieser Verlust therapeutisch früh gemindert werden. Bei einem Einstellen dieser Frequenzen in einem Hörgerät ist der Verlust oftmals schon zu weit fortgeschritten.

[0014] Durch ein individuell auf ein personen-spezifisches Gehör eingestellten Frequenzgang mittels EQs (EQ: Equalizing), kann durch das Trainieren des Ohrs in den Frequenzen, die bereits nicht mehr gut gehört werden, eine therapeutisch sinnvolle und individuell verbesserte Hörsituation geschaffen werden. Das personen-spezifische Hörprofil wird üblicherweise durch Ausmessen des subjektiven Hörvermögens beim Hörgeräteakustiker erstellt. In einer besonders bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung umfasst die Lautsprechereinheit ein Modul zur Ausmessung des subjektiven Hörvermögens, wodurch der Gang zum Hörgeräteakustiker entfallen kann.

[0015] Weitere Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung, die mit Figur 1 eine Draufsicht von oben auf eine Lautsprechereinheit nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.

[0016] In Figur 1 ist eine Lautsprechereinheit 2 unterhalb eines Fernsehers 4 angeordnet und mit diesem verbunden. Die Lautsprechereinheit 2 umfasst eine flache und längliche Lautsprecherbox 6, in der acht Lautsprecher-Treiber als Schallquellen 8 untergebracht sind. Des Weiteren umfasst die Lautsprecherbox eine Beam-Steering-Einrichtung 10 mit einer DSP-Steuerung zur Einkopplung von individuellen Eingangssignalen in die einzelnen Lautsprecher-Treiber und mit einer Software, die mit der DSP-Steuerung zusammenwirkt.

[0017] Vor dem Fernseher 4 stehen zwei Sessel, die jeweils eine Hörerposition H1, H2 darstellen. Die Hörerpositionen H1, H2 haben einen bestimmten horizontalen Abstand und eine bestimmte Winkelposition a1, a2 zu der Lautsprechereinheit 2.

[0018] Die einzelnen Lautsprecher-Treiber werden mithilfe der DSP-Steuerung so angesteuert, das durch Anpassung der Amplitude, und/oder durch Frequenzbandänderungen der einzelnen Treiber/Quellen zueinander, des zeitlichen Impulses und der Phasenverschiebung der Eingangssignale der Schall in zwei Vorzugsrichtungen V1, V2 gelenkt wird, die in Richtung der Hörerpositionen H1, H2 zeigen. Es wird dadurch ein möglichst gleichmäßiger Schalldruckpegel und/oder Frequenzgang und ein möglichst hoher STI Wert (STI: Speech Transmission Index) auf den Hörerposition H1, H2 erreicht. Durch die präzise DSP-Steuerung bzw. die präzise Lenkung des Schallsignals kann eine akustische Anregung des Raumes, in welchem der Fernseher 4 und die Lautsprechereinheit 2 stehen, auf dem Weg von den Schallquellen 8 zum Ohr des Hörers vermieden werden.

Bezugszeichenliste

[0019] 2 Lautsprechereinheit 4 Fernseher 6 Lautsprecherbox 8 Schallquelle 10 Beam-Steering-Einrichtung H1, H2 Hörerposition α1, α2 Winkelposition V1, V2 Vorzugsrichtung

Claims

1. Lautsprechereinheit (2) zur Anordnung unterhalb eines Fernsehers (4), umfassend mehrere Schallquellen (8), die in einer Reihe nebeneinander angeordnet sind und einen horizontalen Klangbalken bilden und die ein elektrisches Eingangssignal in ein akustisches Ausgangssignal umwandeln,gekennzeichnet durch eine Beam-Steering-Einrichtung (10), die dazu angepasst eingerichtet ist, für mehrere und vorzugsweise jede der Schallquellen (8) jeweils ein individuelles Eingangssignal zu generieren und die Eingangssignale so aufeinander abzustimmen, dass der Schall zur Verbesserung der Sprachverständlichkeit auf eine bestimmte Hörerposition (H1, H2) gelenkt wird.

2. Lautsprechereinheit (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schall ein für das menschliche Gehör hörbarer Schall ist.

3. Lautsprechereinheit (2) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Frequenzspektrum des Schalls in einem Bereich zwischen 16 Hz und 20 kHz liegt.

4. Lautsprechereinheit (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schall elektronisch gelenkt wird.

5. Lautsprechereinheit (2) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Beam-Steering-Einrichtung (10) eine DSP-Steuerung zur Einkopplung der Eingangssignale und eine Software, die mit der DSP-Steuerung zusammenwirkt, umfasst, wobei die einzelnen Schallquellen (8) mithilfe der DSP-Steuerung so ansteuerbar sind, dass durch Änderung der Schallamplitude und/oder durch Änderung eines zeitlichen Impulses und/oder durch Frequenzbandänderungen der einzelnen Schallquellen (8) zueinander und/oder durch Phasenverschiebungen der Schall gelenkt wird.

6. Lautsprechereinheit (2) nach einem der vorherigen Ansprüche,dadurch gekennzeichnet, dass die Beam-Steering-Einrichtung (10) dazu angepasst eingerichtet ist, den Schall in eine horizontale Vorzugsrichtung (V1, V2) zu lenken, die schräg oder im rechten Winkel zu dem Klangbalken verläuft.

7. Lautsprechereinheit (2) nach einem der vorherigen Ansprüche,dadurch gekennzeichnet, dass die Beam-Steering-Einrichtung (10) dazu angepasst eingerichtet ist, den Schall zur Verbesserung der Sprachverständlichkeit auf zumindest zwei bestimmte Hörerpositionen (H1, H2) zu lenken.

8. Lautsprechereinheit (2) nach Anspruch 7,dadurch gekennzeichnet, dass die Beam-Steering-Einrichtung (10) dazu angepasst eingerichtet ist, den Schall in zumindest zwei horizontale Vorzugsrichtungen (V1, V2) zu lenken, die schräg oder im rechten Winkel zu dem Klangbalken verlaufen.

9. Lautsprechereinheit (2) nach einem der vorherigen Ansprüche,dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der in einer Reihe nebeneinander angeordneten und einen horizontalen Klangbalken bildenden Schallquellen (8) größer oder gleich vier ist.

10. Lautsprechereinheit (2) nach einem der vorherigen Ansprüche,dadurch gekennzeichnet, dass die Beam-Steering-Einrichtung (10) ein Hörhilfemodul zur Hinterlegung eines personenspezifisches Hörprofils umfasst, das dazu angepasst ausgebildet ist, eine Hörschwächung im Hörprofil durch Verstärkung des von der Hörschwächung betroffenen Frequenzbereichs zu kompensieren.

11. Lautsprechereinheit (2) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine Applikation für ein Mobilgerät Ortsinformationen einer oder mehrerer Benutzer zur Bestimmung der Hörerposition erfassbar und auswertbar sind.